Восстановление сигнала MSK
Моделируйте нарушения канала, такие как смещение фазы синхронизации, смещение частоты несущей и смещение фазы несущей для сигнала минимальной манипуляции сдвигом (MSK). Использование comm.MSKTimingSynchronizer и comm.CarrierSynchronizer Системные объекты для синхронизации таких сигналов в приемнике. Синхронизатор синхронизации MSK восстанавливает смещение синхронизации, в то время как синхронизатор несущей восстанавливает смещения несущей частоты и фазы.
Инициализируйте системные переменные, запустив скрипт MATLAB configureMSKSignalRecoveryEx. Задайте логическую переменную управления recoverTimingPhase для обеспечения восстановления фазы синхронизации и recoverCarrier обеспечение возможности восстановления несущей частоты и фазы.
configureMSKSignalRecoveryEx; recoverTimingPhase = true; recoverCarrier = true;
Моделирование повреждений канала
Задайте задержку выборки, timingOffset, что применяется модель канала. Создайте объект переменной дробной задержки, чтобы ввести временную задержку в переданный сигнал.
timingOffset = 0.2; varDelay = dsp.VariableFractionalDelay;
Создайте comm.PhaseFrequencyOffset Системный объект для введения фазы несущей и смещения частоты в модулированный сигнал. Поскольку модулятор MSK усиливает переданные символы, установите SampleRate свойство к отношению samplesPerSymbol и шаг расчета, Ts.
freqOffset = 50; phaseOffset = 30; pfo = comm.PhaseFrequencyOffset(... 'FrequencyOffset',freqOffset, ... 'PhaseOffset',phaseOffset, ... 'SampleRate',samplesPerSymbol/Ts);
Создайте comm.AWGNChannel Системный объект, чтобы добавить белый Гауссов шум к модулированному сигналу. Степень шума определяется EbNo свойство, которое является энергией бита к шуму степени спектральным отношением плотности. Поскольку модулятор MSK генерирует символы с 1 Вт степени, установите свойство степени сигнала системного объекта канала AWGN в 1.
EbNo = 20 + 10*log10(samplesPerSymbol); chAWGN = comm.AWGNChannel(... 'NoiseMethod','Signal to noise ratio (Eb/No)', ... 'EbNo',EbNo,... 'SignalPower',1, ... 'SamplesPerSymbol',samplesPerSymbol);
Фаза синхронизации, частота несущей и синхронизация фазы несущей
Создайте синхронизатор синхронизации MSK, чтобы восстановить фазу синхронизации символа с помощью метода нелинейности четвертого порядка.
timeSync = comm.MSKTimingSynchronizer(... 'SamplesPerSymbol',samplesPerSymbol, ... 'ErrorUpdateGain',0.02);
Создайте синхронизатор несущей, чтобы восстановить как частоту несущей, так и фазу. Поскольку созвездие MSK является QPSK со смещением фазы 0 градусов, установите comm.CarrierSynchronizer соответственно.
phaseSync = comm.CarrierSynchronizer(... 'Modulation','QPSK', ... 'ModulationPhaseOffset','Custom', ... 'CustomPhaseOffset',0, ... 'SamplesPerSymbol',1);
Цикл обработки потока
Симуляция модулирует данные с помощью MSK модуляции. Модулированные символы проходят через модель канала, которая применяет задержку синхронизации, частоту несущей и сдвиг фазы и аддитивный белый Гауссов шум. Приемник выполняет фазу синхронизации, и частоту несущей, и восстановление фазы. Наконец, символы сигнала демодулируются и вычисляется вероятность битовой ошибки. The plotResultsMSKSignalRecoveryEx скрипт генерирует графики поля точек в таком порядке, чтобы показать следующие эффекты:
Обесценение канала
Временная синхронизация
Синхронизация поставщика услуг
В конце симуляции в примере отображаются временная фаза, частота и оценки фазы как функция времени симуляции.
for p = 1:numFrames %------------------------------------------------------------------------ % Generate and modulate data %------------------------------------------------------------------------ txBits = randi([0 1],samplesPerFrame,1); txSym = modem(txBits); %------------------------------------------------------------------------ % Transmit through channel %------------------------------------------------------------------------ % % Add timing offset rxSigTimingOff = varDelay(txSym,timingOffset*samplesPerSymbol); % % Add carrier frequency and phase offset rxSigCFO = pfo(rxSigTimingOff); % % Pass the signal through an AWGN channel rxSig = chAWGN(rxSigCFO); % % Save the transmitted signal for plotting plot_rx = rxSig; % %------------------------------------------------------------------------ % Timing recovery %------------------------------------------------------------------------ if recoverTimingPhase % Recover symbol timing phase using fourth-order nonlinearity % method [rxSym,timEst] = timeSync(rxSig); % Calculate the timing delay estimate for each sample timEst = timEst(1)/samplesPerSymbol; else % Do not apply timing recovery and simply downsample the received % signal rxSym = downsample(rxSig,samplesPerSymbol); timEst = 0; end % Save the timing synchronized received signal for plotting plot_rxTimeSync = rxSym; %------------------------------------------------------------------------ % Carrier frequency and phase recovery %------------------------------------------------------------------------ if recoverCarrier % The following script applies carrier frequency and phase recovery % using a second order phase-locked loop (PLL), and removes phase ambiguity [rxSym,phEst] = phaseSync(rxSym); removePhaseAmbiguityMSKSignalRecoveryEx; freqShiftEst = mean(diff(phEst)/(Ts*2*pi)); phEst = mod(mean(phEst),360); % in degrees else freqShiftEst = 0; phEst = 0; end % Save the phase synchronized received signal for plotting plot_rxPhSync = rxSym; %------------------------------------------------------------------------ % Demodulate the received symbols %------------------------------------------------------------------------ rxBits = demod(rxSym); %------------------------------------------------------------------------ % Calculate the bit error rate %------------------------------------------------------------------------ errorStats = BERCalc(txBits,rxBits); %------------------------------------------------------------------------ % Plot results %------------------------------------------------------------------------ plotResultsMSKSignalRecoveryEx; end
Отобразите вероятность битовой ошибки и общее количество символов, обработанных калькулятором частоты ошибок.
BitErrorRate = errorStats(1) TotalNumberOfSymbols = errorStats(3)
BitErrorRate =
4.0001e-06
TotalNumberOfSymbols =
499982
Заключение и дальнейшие эксперименты
Алгоритмы восстановления демонстрируются с помощью графиков, взятых после синхронизации времени, частоты несущей и фазы несущей.
Откройте скрипт, чтобы создать доступную для записи копию этого примера и его вспомогательных файлов. Затем, чтобы показать эффекты алгоритмов восстановления, можно включить и отключить логические переменные управления recoverTimingPhase и recoverCarrier и повторите симуляцию.
Приложение
Этот пример использует следующие скрипты:
configureMSKSignalRecoveryExplotResultsMSKSignalRecoveryExremovePhaseAmbiguityMSKSignalRecoveryEx